雙碳目標下，環保技術如何實現產品化、數字化與產業化的融合？

時間： 2024-05-14 09:48

來源：中國水網

作者：張辰

“我們一再強調技術產品化，初心就是要把環保技術變成專利、變成產品。技術不能停留在紙面上，要形成產品化，要與新質生產力、與數字化相結合。”

在近日舉行的“2024（第二十二屆）水業戰略論壇”上，上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司總工/全國工程勘察設計大師張辰以《雙碳背景下的技術產品化數字化》為題進行分享，他指出行業在雙碳背景下，在科技創新的主導作用下，結合數字化時代的特征，面臨高效能與高質量發展的需要。

張辰

01雙碳背景下，污水垃圾處理面臨非CO2溫室氣體減排壓力

當下，“3060”雙碳目標已廣為人知，關于“新質生產力”的解讀也很多，科技創新在社會發展中起主導作用，高質量發展是內在要求。對于我們行業來說，高質量發展還在于全生命周期選用高質量設備，這種高質量不僅體現在技術上，也體現在使用上，高質量發展的理念應貫穿于決策思維與實際操作中，體現在產品全生命周期管理上。數字化時代，行業還要考慮如何將技術轉化為實際產品并融入AI等人工智能進程中。

根據權威機構發布的數據，中國碳排放量占全球總量的比例在逐年上升，從2020年中國碳排放量129.4億噸，占全球總排放量的28%（WRI世界資源研究所統計數據）增加到2022年中國碳排放量144億噸，占全球總排放量的29%（PIK德國波茨坦氣候影響研究所數據）。盡管如此，中國仍致力于在碳達峰過程中實現高質量發展，秉持雙碳原則，以應對氣候變化和環境問題。

WRI2020年數據顯示，我國廢水與固廢處理碳排放量占全社會總量1.6%，但廢水和固廢處理過程中CH4和N2O的排放比例較高，分別為15%和5.6%，遠超過碳排放。根據IPCC報告，甲烷20年水平的全球增溫效應是CO2的84倍，100年水平是28倍，因此控制甲烷排放至關重要。張辰認為，世界資源研究所等機構沒有充分考慮到甲烷排放的影響，但中國需要采取行動來減少非二氧化碳溫室氣體的排放。

我國已構建碳達峰碳中和“1+N”政策體系，包括《城鄉建設領域碳達峰實施方案》等，國家發改委、住建部等部門也發布了一系列文件，推動提升污水收集效能、加快補齊城鎮污水收集和處理設施短板等。

02控排倒逼技術創新，新技術催生出一系列技術產品

通過污泥厭氧消化實現能源和物質回收，是實現污水處理廠碳循環和能源自給的關鍵途徑。厭氧消化產生甲烷氣體，除滿足自身能量需求之外，還可以用于污泥氣鍋爐、熱電聯產和精制提純。但國內污泥有機質含量低，僅為國外的60%，導致厭氧消化底物不足，沼氣產量低。

2020年我國城市生活垃圾清運量達到23512萬噸，廚余垃圾約占到一半，而我國廚余垃圾的處理處置，超過50%采用填埋，38%進行焚燒。廚余垃圾的無序處理處置導致環境污染、資源浪費和安全隱患，需要從源頭減量、源頭治理。另一方面，廚余垃圾中含豐富的有機質，可以和活性污泥、微生物等物質協同處理，實現三大協同處理優勢：

一是發揮組分互惠作用。利用城鎮污水污泥富含微生物、廚余垃圾富含有機質的主要組分特點，可極大提高污泥氣制備效果；

二是改善系統緩沖性。能緩解沖擊負荷對產甲烷菌的沖擊，提高厭氧消化系統穩定性；

三是提高土壤可持續性。有機質對土壤改良起到關鍵作用，緩解我國化肥和農藥過量施用、盲目施用帶來的土壤損害。

城鎮污水污泥和濕垃圾厭氧處理技術如何協同才能實現“1+1＞2”的效果？這其中污水污泥的預處理尤為關鍵，需要確保除砂除渣等各個環節都做到極致。在污水、污泥的預處理環節包括一系列產品，如城鎮污水污泥除砂除渣環節，可以優化格柵、沉砂池設計和運行，從根本上減少砂渣含量。在厭氧消化之前設置污泥研磨機、污泥篩分機等，起到漿化或過濾作用。廚余垃圾也要經過一系列的預處理環節，可以根據廚余垃圾類型和厭氧消化工藝選擇預處理工藝。

沼氣處理技術需要跨行業合作，首先是沼氣產生過程中的脫硫技術，張辰稱，干式脫硫技術之后，出現一系列技術創新。化糞池也面臨高排碳量問題，我國城鎮化糞池產生的 CH4總量已接近了集中式污水處理廠的總碳排放量，美國等國家的化糞池和旱廁碳排放量和城鎮污水處理廠接近。化糞池碳減排面臨緊迫性，這種壓力可能倒逼中國研發出新技術和新產品。

張辰提到一個具體的小區污水管網改造實例。該實例發生在上海市普陀區真光新村第八小區，涉及35棟6層住宅樓共2460戶住戶。在改造前，該小區雨污混接嚴重，污水管道堵塞、塌陷、變形嚴重，部分污水管道存在倒坡，改造將污水管全部翻排，增設建筑雨水立管，拆除化糞池。2019年改造完成后，項目未出現污水管道淤積現象，水質測試結果顯示污水處理水質BOD在200-300之間，COD僅為10%，氨氮幾乎沒有，這些指標均達到了源頭雨污分流的目的。

在雙碳目標的指引下，一系列新技術的誕生催生出一系列技術產品。這些產品不僅在工程實踐中得到廣泛應用，還需進一步集成小型裝配集約化一體化產品，實現技術的產品化轉化。這一過程有助于推動技術創新與產業發展的深度融合，為可持續發展提供有力支撐。

03構建市政基礎設施智能化平臺，以數字化手段精準管理城市

數字化工作中對平臺建設具有重要意義，在上海市管道長、探頭數據多的情況下，需要一個平臺來有效管理和利用這些數據。上海市政院牽頭申請并完成國家重點研發計劃“物聯網與智慧城市關鍵技術及示范”專項《城市重大市政設施智能化運維與管控平臺構建及應用示范》，該項目構建“1+3+5+N”目標，針對五類重大市政設施（地下管線、城市道路、城市環衛、應急消防、城市水務），采用了三項關鍵技術（多狀態混雜環境泛在接入技術、多源融合智能化感知終端技術、多場景市政設施智慧管控技術），打造一個智慧管控平臺——城市政設施智能化運維管控平臺，以上海市為示范應用主要地點，對智能化運維管控技術進行綜合應用，并將“市政云”平臺接入“一網統管”城運中心管理平臺。

編輯：李丹

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